package com.qisi.kandroidshalon.leetcode.dichotomy;

import android.util.Log;

/**
 * 二分法
 */
public class Dichotomy {
    private static final String TAG = "Dichotomy";


    /**
     * 有序数组的二分查找
     * 左右闭合区间的二分法查找
     *
     * @param array
     * @return
     */
    public static int binSearch(Integer[] array, int target) {
        if (array == null) {
            return -1;
        }

        int left = 0;
        int right = array.length - 1;
        while (left <= right) {
            int mid = left + ((right - left) >> 1);
            if (array[mid] == target) {
                Log.i(TAG, "" + mid);
                return mid;
            }

            if (array[mid] < target) {
                left = mid + 1;
            } else if (array[mid] > target) {
                right = mid - 1;
            }
        }
        return -1;
    }

    /**
     * 162. 寻找峰值
     * 峰值元素是指其值严格大于左右相邻值的元素。
     * <p>
     * 给你一个整数数组 nums，找到峰值元素并返回其索引。数组可能包含多个峰值，在这种情况下，返回 任何一个峰值 所在位置即可。
     * <p>
     * 你可以假设 nums[-1] = nums[n] = -∞ 。
     * 对于所有有效的 i 都有 nums[i] != nums[i + 1]
     * <p>
     * 你必须实现时间复杂度为 O(log n) 的算法来解决此问题。
     * 如果两边的端点处数据从两边向中间的方向，数据都是上升的，说明端点之间必然存在一个峰值 三个位置如果是这种大小关系，那此区域一定存在局部峰值，可以通过折半来查找
     */
    public static int findPeakElement(Integer[] nums) {
        if (nums == null) {
            return 0;
        }
        if (nums.length == 1) {
            return 0;
        }
        //边界判断
        if (nums[0] > nums[1]) {
            return 0;
        }
        if (nums[nums.length - 1] > nums[nums.length - 2]) {
            return nums.length - 1;
        }

        int left = 0;
        int right = nums.length - 1;
        int mid = 0;
        //初始化left right均符合两边向上的变化趋势
        while (left < right) {
            mid = (left + right) >> 1;
            if (nums[mid] > nums[mid - 1] && nums[mid] > nums[mid + 1]) {
                //直接返回结果
                Log.i(TAG, "" + nums[mid]);
                return mid;
            }

            if (nums[mid] < nums[mid - 1]) {
                right = mid;
            } else if (nums[mid] < nums[mid + 1]) {
                left = mid;
            }
        }
        Log.i(TAG, "" + nums[mid]);
        return mid;
    }

    /**
     * 69 x 的平方根
     * 给你一个非负整数 x ，计算并返回 x 的 算术平方根 。
     * <p>
     * 由于返回类型是整数，结果只保留 整数部分 ，小数部分将被 舍去 。
     * 思路：其实是求最大值n,满足n*n < x，可以利用折半查找
     */
    public int mySqrt(int x) {
        if (x == 0) {
            return 0;
        }
        int left = 1;
        int right = x;
        int res = 1;
        while (left < right) {
            int mid = left + (right - left) / 2;
            if (mid * mid > x) {//mid取大了，则收缩右半区
                right = mid;
            } else {
                //mid小，舍弃左半区
                left = mid + 1;
                res = mid * mid;
            }
        }
        return res;
    }

    /**
     * https://leetcode.cn/problems/valid-perfect-square/
     * 367.有效的完全平方数
     * 给你一个正整数 num 。如果 num 是一个完全平方数，则返回 true ，否则返回 false 。
     * <p>
     * 完全平方数 是一个可以写成某个整数的平方的整数。换句话说，它可以写成某个整数和自身的乘积。
     * <p>
     * 不能使用任何内置的库函数，如  sqrt 。
     * 思路:
     */
    public static boolean isPerfectSquare(int num) {
        long left = 1;
        long right = num;
        while (left < right) {
            long mid = (left + right + 1) / 2;
            long mul = mid * mid;
            if (mul == num) {
                return true;
            }

            if (mul < num) {
                left = mid + 1;
            } else {
                right = mid - 1;
            }
        }
        return right * right == num;
    }

    /**
     * 35. 搜索插入位置
     * 给定一个排序数组和一个目标值，在数组中找到目标值，并返回其索引。如果目标值不存在于数组中，返回它将会被按顺序插入的位置。
     * <p>
     * 请必须使用时间复杂度为 O(log n) 的算法。
     */
    public int searchInsert(int[] nums, int target) {
        if (nums == null) {
            return -1;
        }

        int left = 0;
        int right = nums.length - 1;
        while (left <= right) {
            int mid = left + ((right - left) >> 1);
            if (nums[mid] == target) {
                Log.i(TAG, "" + mid);
                return mid;
            }

            if (nums[mid] < target) {
                left = mid + 1;
            } else if (nums[mid] > target) {
                right = mid - 1;
            }
        }
        return left;
    }

    /**
     * 34. 在排序数组中查找元素的第一个和最后一个位置
     * 给你一个按照非递减顺序排列的整数数组 nums，和一个目标值 target。请你找出给定目标值在数组中的开始位置和结束位置。
     * <p>
     * 如果数组中不存在目标值 target，返回 [-1, -1]。
     * <p>
     * 你必须设计并实现时间复杂度为 O(log n) 的算法解决此问题。
     */
    public static int[] searchRange(Integer[] nums, int target) {
        int[] res = {-1, -1};
        //特殊情况处理
        //没有数
        if (nums.length == 0) {
            return res;
        }
        //范围越界
        if (nums[0] > target || nums[nums.length - 1] < target) {
            return res;
        }
        int left = 0;
        int right = nums.length - 1;
        while (left <= right) {//相遇时在最左侧相遇
            int mid = left + ((right - left) >> 1);
            if (nums[mid] < target) {//数据比较小，left往前走，left一定只会停在最左侧的target位置上
                left = mid + 1;
            } else {//数据比较大或者相等，right往左边走
                right = mid - 1;
            }
        }
        if (nums[left] == target) {
            res[0] = left;
        }
        left = 0;
        right = nums.length - 1;

        while (left <= right) {
            int mid = left + ((right - left) >> 1);
            if (nums[mid] > target) {
                right = mid - 1;
            } else {
                left = mid + 1;
            }
        }
        if (nums[right] == target) {
            res[1] = right;
        }
        return res;
    }
}
